微生物の高密度連続培養に関する研究

• 研究課題/領域番号: 05650796
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物・生体工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 山根 恒夫 名古屋大学, 農学部, 教授 (70026102)
• 研究分担者: 上田 俊策 宇都宮大学, 農学部, 助教授 (80160167)
• 研究期間 (年度): 1993 – 1994
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1994年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 1993年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 高密度培養 / 連続培養 / 生分解性プラスチック / 生産性 / 高密度連続培養 / 生分解性プラスチックス / 高密度流加培養 / Alcaligenes latus / Paracoccus denitrificans / 遺伝子クローニング / スタートアップ

研究概要

高密度培養を達成する従来技術として流加培養が知られているが、この方法では生産性の向上に限界がある。連続培養では、生産性=(希釈率)×(菌体濃度)×(含量)であるから、菌体濃度を高めればそれに比例して生産性は向上する。そこで、生分解性プラスチック生産菌を例にとり、連続培養において菌体濃度を高めるための基礎技術を確立する研究を行なった。
微生物として、増殖連動的に生分解性プラスチック(ポリ-3-ヒドロキシ酪酸)を菌体内に蓄積することが知られているAlcaligenes latusの高密度連続培養を炭素源子として蔗糖を用いて実施した。連続培養の操作方式として、窒素源(硫酸アンモニウム)、燐酸イオン、硫酸イオンを増殖制限基質とするケモスタットを試みたが、成功しなかった。また、供給基質濃度を徐々に高めていくようなケモスタットを試みたが成功しなかった。以上のケモスタットでは、pH制御に5N-KOH溶液を用いていたので、これが良くないと考えられた。そこで、窒素源以外の栄養源は一定流量でケモスタット方式で供給し、窒素源はpHオキソスタット方式で28%アンモニア水を供給するという方法を実施した。この方式で、出口菌体濃度約70gDCW/l、希釈率0.18h^<-1>での連続培養に成功し、定常状態が約3日間持続した。出口菌体中のポリ-3-ヒドロキシ酪酸含量は約52%であり、この生成物の生産性は約6.0gl^<-1>h^<-1>となり、これは従来法の約2倍であった。今後は、より長時間連続培養の定常状態が持続できる技術の確立をめざす予定である。